Полупроводниковый регулятор напряжения Советский патент 1980 года по МПК H02P9/30 H02J7/14 

(54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

I

Изобретение относится к электротехнике. Регулятор может быть использован для регулирования напряжения генераторо постоянного тока.

Известны регуляторы напряжения для генераторов постоянного тока или переменйого тока с выпрямленным выходным напряжением, содержащие измерительный орган, вход которого шунтирован конденсатором для обеспечения .возможности работы без аккумул;яторной батареи, усилитель мощности, соединенный с измерительным органом и воздействующий на обмотки возбуждения генератора l.

Недостатками данных регуляторов являются сильная зависимость от температуры, вызванная температурным изменением параметров входящих элементов, а также низкая надежность при работе без аккумуляторной батареи, т.к. фильтрующий конденсатор защищает от перенапряжений только измерительный орган,. Кроме того, усилитель мощности имеет низкую частоту переключения из-за брльшой постоянной времени, определяемой , наличием фильтрующего конденсатора и отсутствием обратной связи между усилителем и измерительным органом.

В другом из известных регуляторов за счет выполнения измерительного на одноперёходном транзисторе устранен недостаток, связанный с низкой частотой переключения, а для защиты усилителя мощности от перенапряжения устанавливается дополнительная фильтрующая цепочка {2J. Наличие дополнительного фильтра усложняет такой регулятор и снижает его энергетические показатели.

Наиболее близким техническим реще-

5 нием к изобретению является регулятор, содержащий одновибратор с импульсным управлением, соединенный выходной клеммой с одним из полюсов источника постоянного тока через обмотку возбужде0ния, измерительный орган, воздействующий на управляющую цепь одновибратора через усилитель мощности, охваченный отрицательной обратной связью с одновибратором, и входную цепочку измерительного органа, включающую в себя фильтрующий конденсатор, щунтйрующий вход измерительного органа з. Недостатком этого регулятора являет ся отсутствие защиты усилителя мощности от высокочастотных пер енапряжений, возникающих в цепи питания, либо .вызывающих ложные срабатывания усилителя, выполненного на тиристоре, либо выводящих из строя усилитель, вьшолнен ный, например, на транзисторе. Кроме т Го, напряжение на нагрузке, питающейся от генератора, имеет падающую характеристику с увеличением нагрузки, обусловленную увеличением постоянной време ни на|)астанйя выходного напряжения генератора, и увеличением Падения напря:жения в питающих нагрузкупроводах, что вызывает снижение среднедействую- щёго значения напряжения на нагрузке. Целью изобретения является повыщени надеж ЕЮсти работы и улучщение регули ровочШз1х характеристик регулятова Это достигается подключением щины питания усилителя мощности к обшей точ ке соединения фильтрующего конденсатор и входа измерительного органа. На чертеже приведена принципиальна схема регулятЬра напряжения. Выходная клемма 1 одновибратора 2 подключена к одному из полюсов источ ника постоянного тока через обмотку возбуждения 3 генератора 4. Фильтрующий ковденсатор 5 входной цепочки 6 подключен параллельно входу измеритель ного органа 7, воздействующего через усилитель мощности 8 на управляющую цепь бдноЁйбратора 2. Усилитель мощности, щиной питания 9 подключен к входу измерительного устройства, зашунтироЬанного кондейсатором. Регулятор работает следующим обра М. . . ; при сйиженйи напряжения источника постоянного тока снижается напряжение на фильтрующем конденсаторе 5 входной цепочки 6. При напряженш на к нденса- торе 5 ниже уставки 1язМё|эительногО орг на 7 Последний обеспечивает подачу электрического сйг1аайа на упрайля1бщу1д цепь ойновибратора 2 через усилитель мощности 8. Усилитель мощности, подключенный шиной питания 9 к конденсатору 5, начинает расходовать запасенную конденсатором энергию, обеспечивая feM самым Дальнейшее снижение напряж ния на конденсаторе, что приводит к положи76.4 тельному эффекту, вызывая появление положительной обратной связи между измерительным органом и усилителем мощное- ти. Энергия, запасенная конденсатором 5, расходуется в управляемую цепь одновибратора чер)ез усилитель мощности 8 в течение очень короткого отрезка времени, определяемого временем запуска одновибратора, и исчисляется десятками микросекунд. После включения одновибра, отрицательная обратная связь, введенная между ним и усилитёмем мовд1ЮСТИ, обеспечивает закрытие последнего, прёдотвр(ащая тем самым дальнейший разряд конденсатора. Включенный одноибратор подсоединяет обмотку возбуждения 3 генератора 4 к источнику постоянного тока по. ней начинает протекать ток, что приводит к повышению напряже- , ния источника постоянного тока. Время включенного состояния одновибратора определяется либо его внуТ-ренними связями при реализации схемы на постоянном токе, либо фазным циклом генератора: переменного тока при создании схемы одновибратора .с использованием управляемого выпрямителя на одном или нескольких тиристорах. Если к. моменту выключения одновибратора напряжение источника постоянного тока оказывается выше уставки измерительного органа, то включение одновибратора не происходит (в противном случае происходит повторное включение) и обмотка возбуждения обесточивается до тех пор, пока напряжение источника .постоянного тока не окажется ниже уставки измерительного органа, что вызывает включениеодновибратора аналогично вышеописанному. . Регулирование напряжения генераторд обеспечивается благодаря чередованию включенн6 Го и выключенного состояний одновибратора. Соотношение указанных состояшй определяет среднее значение тока в обмотке йозёуждения, а соответственно и выходное напряжение. Поскольку шина питания 9 усилителя мощности 8 подключена к йходу изх ерй ел1ьн6го органа, зашгунтированного конденсатором 5 входной цепочки 6, то перенапряжения, возникающие в основном от системы , жигания при рабюте системы без акку луляторнрй батареи, гасятся конденсатором, защищая тем сймым усилитель мощности, что повышает надежность ре- Гулятора в целом. Кроме того, с увеличением тока нагрузки растет количество включений одновибратораот эйергии, накопленной на конденсаторе (ток обмотки возбуждения является функцией тока нагрузки возбуждения), а следовательно, увеличивается и расход энергии конденсатора, который компенсируется в системе авторегулирования повышением выходного напряжения генератора. Соотношение сопротивления заряда входной цепочки и величины емкости фидьрующего конден, сатора определяет характеристику выходного напряжейия генераторной установки. При снижении температуры окружак щей среды также происходит повышеше выходйого напряжения генератора, пололичения времени запуска одновибратора, увеличивающего расход энергии на конде саторе. При сопротивлении входной цепочки 62 Ом и величине фильтрующего конденсатора 10-20 мкф регулятор нал ряжения, изготовленный согласно изобрет нию, обеспечиваетстабильное- выходное напряжение, не зависяш;ее от нагрузки и отрицательного температурного коэффициента напряжения входящих элементов Формула изобретения Полупроводниковый регулятор - ния для генераторов, связанный с источ726 ником постоянного тока, содержащий одно вибратор с импульсным управлением, соединенный выходной клеммой с одним из полюсов источника постоянного тока через обмотку вОзбугвдення, измерительный орган, воздействующий.на управ ляющую цепь одновибратора через усилитель мощности, охваченный отрииатель ной обратной связью с одновибратором, и входную цепочку измерительного органа, включающую в себя фильтрующий конденсатор, шунтирующий вход измерительного органа, отличающийся тем,, что с целью повышения надежности .мощности подключена к общей точке сое динения фильтрующего конденсатора и входа измерительного органа. , . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3609513, кл. , 1971. . 2. Пекоргийе Ж. Управляемью вентили и их применение, М., Энергия, 1971, с. 2.24. 3. Патент Франции №2689.259, -кл. Н 02 Р 9/dU, 19/1